甲基丙烯酸甲酯聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料制备领域，公开了一种甲基丙烯酸甲酯聚合物及其制备方法。本发明专利技术所述甲基丙烯酸甲酯聚合物包含结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；其中，n＝40-50的整数，m为1-8的整数。所述甲基丙烯酸甲酯聚合物具有优异的透光性、抗冲击性以及耐热性，能够扩宽了甲基丙烯酸甲酯可适用的温度范围。范围。范围。

【技术实现步骤摘要】
甲基丙烯酸甲酯聚合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料制备
，具体地，涉及一种甲基丙烯酸甲酯聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗称有机玻璃，是一种性能优越的热塑性材料，具有出色的光学性能、力学性能以及优良的耐候性。相对密度1.19-1.22，透光率>92％，折射率1.49，拉伸强度60-80MPa，冲击强度12-25kJ/m，比无机玻璃高8-20倍；可拉伸定向，冲击强度提高1.5倍；具有优良的耐紫外线和大气老化性；玻璃化转变温度(T
g
)90-110℃，分解温度>250℃。
[0003]另外，PMMA还是一种非常美观的材料，具有良好的加工性能，广泛应用到航空、建筑、农业、光学仪器、液晶用导光板等领域。常见的生产方法有本体聚合、悬浮聚合和溶液聚合，且不同生产方法所得产品形态与应用领域也不同。随着国内外对高端产品需求量的增大，采用本体聚合法合成高性能的PMMA材料也越来越受到关注。
[0004]甲基丙烯酸甲酯(MMA)通过本体聚合生产出的PMMA产品纯净、透明度高；便于连续生产，设备利用率高且无污水处理问题；胶体后处理能耗低，只需回收少量未反应的单体。在带有强力搅拌器和气压控制装置的聚合釜中，完成预聚合的PMMA浆液可在模具中直接浇铸，进行二次聚合，以生产板材、棒材、管材等制品；也可以经螺杆高温脱除未反应单体(简称脱挥)后，再挤出造粒，得到PMMA模塑料产品。
[0005]由于PMMA在其单体中具有优异的溶解性，体系均一透明，为均相自由基聚合，通过本体聚合方法可制得相对分子质量高且分布较窄的聚合物产品。但由于在本体聚合体系中不含其它溶剂，聚合中后期体系粘度急剧增大，引起传质、传热相对困难，聚合产生的热量难以移出，极易发生局部过热而出现凝胶现象，造成操作难度加大和产品综合性能的下降。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术的存在聚甲基丙烯酸甲酯耐热性以及实际使用温度范围过窄的问题，提供一种甲基丙烯酸甲酯聚合物及其制备方法与应用，该甲基丙烯酸甲酯聚合物在保证聚甲基丙烯酸甲酯高透光率的前提下，改善了甲基丙烯酸甲酯的耐热性以及抗冲击性能，能够扩宽了甲基丙烯酸甲酯能够使用的温度范围。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种甲基丙烯酸甲酯聚合物，其中，所述聚合物包含结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；
[0008][0009]其中，n＝40-50的整数，m为1-8的整数。
[0010]优选地，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为88-98重量％，所述结构单元B的含量为0.2-2重量％，所述结构单元C的含量为1-10重量％。
[0011]更优选地，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为89-94重量％，所述结构单元B的含量为0.5-1重量％，所述结构单元C的含量为5-10重量％。
[0012]优选地，所述聚合物的玻璃化转变温度大于120℃，透光率大于92％。
[0013]本专利技术第二方面提供一种甲基丙烯酸甲酯聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将甲基丙烯酸甲酯、功能单体X和功能单体Y进行混合，得到混合物I；
[0015](2)将链转移剂、促进剂与混合物I混合，得到稳定的溶液；
[0016](3)在氮气气氛中，将引发剂与所述溶液混合均匀后，进行聚合反应，得到聚合物胶体；
[0017](4)将所述聚合物胶体转移至挤出机中进行挤出反应后，经造粒、冷却、干燥后得到所述甲基丙烯酸甲酯聚合物；
[0018]所述功能单体X具有式(4)所示的结构，
[0019][0020]所述功能单体Y具有式(5)所示的结构，
[0021][0022]其中，n＝40-50的整数；m为1-8的整数。
[0023]优选地，步骤(1)中，按照甲基丙烯酸甲酯和功能单体总质量百分比为100％计，所
述甲基丙烯酸甲酯的用量为88-98重量％，所述功能单体X的用量为0.2-2重量％，所述功能单体Y的用量为1-10重量％。
[0024]优选地，按照甲基丙烯酸甲酯和功能单体总质量百分比为100％计，所述甲基丙烯酸甲酯的用量为89-94重量％，所述功能单体X的用量为0.5-1重量％，所述功能单体Y的用量为5-10重量％。
[0025]优选地，步骤(2)中，所述链转移剂为十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、正丁硫醇、正辛硫醇和叔丁硫醇中的至少一种；所述促进剂为脒基硫脲、4-甲基氨基硫脲和二硫代缩二脲中的至少一种。
[0026]优选地，基于甲基丙烯酸甲酯和功能单体总重量，所述链转移剂的用量为0.05-1重量％，所述促进剂的用量为0.05-0.5重量％。
[0027]优选地，步骤(3)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化叔戊酸叔丁基和过氧化二叔丁基中的至少一种。
[0028]优选地，基于甲基丙烯酸甲酯和功能单体总重量，所述引发剂的用量为的0.05-0.8重量％。
[0029]优选地，步骤(3)中，所述聚合反应的条件包括：反应温度90-130℃，反应时间20-60min。
[0030]优选地，步骤(4)中，所述挤出机的前段温度为180-210℃，中段温度为200-240℃，末端温度为230-260℃；挤出反应时间为1-2h。
[0031]本专利技术第三方面提供一种由本专利技术所述的制备方法制得的甲基丙烯酸甲酯聚合物，其中，所述聚合物的玻璃化转变温度大于120℃，透光率大于92％。
[0032]本专利技术第四方面提供一种本专利技术所述的甲基丙烯酸甲酯聚合物的应用。
[0033]通过上述技术方案，本专利技术提供的聚甲基丙烯酸甲酯及其制备方法与应用获得以下有益地效果：
[0034]本专利技术是在聚甲基丙烯酸甲酯的大分子结构中一并引入功能单体X和功能单体Y，同时在聚合体系中加入了聚合促进剂，一方面可以提高两种功能单体的聚合活性，另一方面可以提高聚合物分子链的刚性和无规共聚度，即在保证聚甲基丙烯酸甲酯高透光率的条件下，进一步提高了聚合物产品的耐热性以及抗冲击性能。此外，在聚合物大分子链中，功能单体X结构单元的引入，使其共聚物高分子链间发生微交联结构，进而增强了共聚物分子链间相互作用力，使聚合物具有更高的玻璃化转变温度，进而拓宽聚甲基丙烯酸甲酯产品的上限使用温度，更加适用于航空、光学仪器、液晶用导光板等需要承受更高温度的领域。
[0035]尤为重要的是，本专利技术还可以根据特殊工程塑料的要求来调整共聚物结构单元的分布及其序列结构，以满足不同市场的需求。
具体实施方式
[0036]在本文中所披露本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲基丙烯酸甲酯聚合物，其中，所述聚合物包含结构单元A、结构单元B和结构单元C，所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元，所述结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元，所述结构单元C为具有式(3)所示结构的结构单元；其中，n＝40-50的整数，m为1-8的整数。2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯聚合物，其中，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为88-98重量％，所述结构单元B的含量为0.2-2重量％，所述结构单元C的含量为1-10重量％；优选地，以所述聚合物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为89-94重量％，所述结构单元B的含量为0.5-1重量％，所述结构单元C的含量为5-10重量％。3.根据权利要求1或2所述的甲基丙烯酸甲酯聚合物，其中，所述聚合物的玻璃化转变温度大于120℃，透光率大于92％。4.一种甲基丙烯酸甲酯聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将甲基丙烯酸甲酯、功能单体X和功能单体Y进行混合，得到混合物I；(2)将链转移剂、促进剂与混合物I混合，得到稳定的溶液；(3)在氮气气氛中，将引发剂与所述溶液混合均匀后，进行聚合反应，得到聚合物胶体；(4)将所述聚合物胶体转移至挤出机中进行挤出反应后，经造粒、冷却、干燥后得到所述甲基丙烯酸甲酯聚合物；所述功能单体X具有式(4)所示的结构，所述功能单体Y具有式(5)所示的结构，
其中，n＝40-50的整数；m为1-8的整数。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤(1)中，按照甲基丙烯酸甲酯和功能单体总质量百分比为100％计，所述甲基丙烯酸甲酯的用量为88-98重量％，所述功...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵方园，伊卓，许春梅，张天宇，张增丽，杨捷，王晓春，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：